金属原子はどのような仕組みで結合していますか？

2011-11-29 13:55:30 作者：金属来源：金属価格高騰浏览次数：0 网友评论 0 条

金属原子はどのような仕組みで結合していますか？高校化学では金属原子は金属結合によって結びつけられている。と教わります。詳細は、金属原子が電子を放出し、隣接する金属原子の電子殻に移動する電子（自由電子）となることで、金属原子間が結び付けられるというものです。真実を教えてください！|||へ＞金属ではこのギャップがゼロとありますが、金属の場合は結合に方向性がないと考えてよろしいでしょうか？方向性がなく全面に他原子が配置しているため、空の電子殻が存在せず、これをギャップがゼロと表現しているのですか？|||高校では現在の常識である量子力学を教えていませんのでこのようなおかしな表現が生まれます。この量子力学の考え方では、各原子の電子軌道が重なり合って原子の間にマイナスの電荷をもつ電子が存在する確率が高くなることによってプラスの電荷をもつ原子核が引き寄せられて結合をつくると考えます。これは、ダイヤモンドのような共有結合であっても金属であっても同じことなのです。では、この両者の違いは何かというと、ダイヤモンドのような「共有結合性結晶」と呼ばれる固体では電子の詰まっている軌道と電子が空の軌道の間には大きなエネルギーの差（ギャップ）があるのに対し金属ではこのギャップがゼロで連続的に軌道が重なっていることです。このため、金属では無限小のエネルギーで電子が異なる空間分布をもつ軌道に移ることができるために電気が流れます。共有結合性結晶の場合には電子が移動するためには先に書いたギャップを乗り越える必要がありますので非常に大きな電圧を加えるか、ギャップに相当するエネルギーを熱や光の形で外から与えてやらないといけません。このギャップが比較的小さく、室温程度でもギャップを乗り越えられるのが半導体と呼ばれる物質です。結局、原子が結合して塊を形成するものの中で、簡単に電子が移動できる（自由電子をもつ）ものを金属と呼んでいるわけですので、「自由電子がある」から結合しているというのは本末転倒なのです。化学結合論の立場から見れば、金属と絶縁体の結合に本質的な違いはありません。|||「金属原子が電子を放出し、隣接する金属原子の電子殻に移動する電子（自由電子）となることで、金属原子間が結び付けられる」というのが真実です。普通の原子はクーロン引力によって原子核と電子が引き合っています。だんだん電子が多くなってくると外側の方は距離が離れる事で原子核からの引力が弱くなり、さらに内側にある電子からの斥力もあって原子核への束縛が弱くなります。すると外から少し力がかかっただけで移動してしまいます。これが自由電子です。

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